Az õszi színek kémiája

Õsszel, amikor egyre kevesebb a napsütés és csökken a hõmérséklet, a fák felkészülnek a télre. A zöld levelek sárgára, vörösre változnak, majd lehullanak. A színváltozást a levelek pigmentjeinek változása idézi elõ.

A levelek zöld pigmentje a klorofill. A klorofill vörös és kék fényt nyel el a növényre esõ napfénybõl. A levelekrõl visszaverõdõ fényben kevesebb a vörös és a kék, így a leveleket zöldnek látjuk. A klorofill-molekula nagy (C55H70MgN4O6). Nem oldódik a növényi sejteket megtöltõ vizes oldatban, hanem a sejtekben található korongszerû kloroplasztok membránjaihoz kapcsolódik. A fotoszintézis, amelynek során a fényenergia kémiai energiává alakul át, a kloroplasztokban zajlik, ahol a klorofillban elnyelt fény szolgáltatja az energiát ahhoz, hogy a növény a szén-dioxidot és a vizet oxigénné és szénhidrátokká alakítsa át.

Ebben az endoterm folyamatban alakul át a klorofill által elnyelt fény energiája a szénhidrátokban (cukrokban és keményítõkben) tárolt kémiai energiává. A kémiai energia "hajtja" azokat a biokémiai reakciókat, amelyek során a növények növekednek, virágoznak és magot termelnek.

A klorofill az erõs napfény hatására elbomlik. Az elbomló klorofillt a növények folyamatosan pótolják. A klorofill elõállításához napfényre és melegre van szükség. Nyáron tehát a klorofill rendszeresen elbomlik és újratermelõdik a levelekben.

Sok növény leveleiben van egy másik pigment is, a karotin. Ez a vegyület a zöldeskék és a kék fényt nyeli el, ezért a karotinról visszavert fény sárgának látszik. A kloroplasztokban található karotin molekulája szintén nagy (C40H36). Ha egy levélben karotin és klorofill is van, a levél élénkzöldnek látszik. Az a fényenergia, amelyet a karotin nyel el, átkerül a klorofillhoz, amely ezt az energiát is a fotoszintézishez használja fel. A karotin kevésbé bomlékony vegyület, mint a klorofill, és még akkor is a levélben marad, ha a klorofill már eltûnt. Ilyenkor a levelet sárgának látjuk.

A levelekben olyan pigmentek is elõfordulhatnak, amelyek az antocianinok közé tartoznak. Az antocianinok kék, kékeszöld és zöld fényt nyelnek el. Ezért az antocianinokat tartalmazó levelek vörösnek látszanak. Ezek a vegyületek a klorofillal és a karotinnal ellentétben feloldódnak a sejtnedvekben. Az általuk elõállított szín nagyon érzékeny a pH-ra. Ha a sejtnedv kellõen savas, a pigmentek élénkvörös színt idéznek elõ, ha kevéssé savas, a szín inkább lilás. Az érett alma piros és a szõlõ lilás színe az antocianinoknak köszönhetõ. Az antocianinok a sejtekben található cukrok és bizonyos fehérjemolekulák közötti reakció termékei. Ez a reakció nem zajlik le addig, amíg a sejtnedv cukorkoncentrációja nem elég nagy. A reakcióhoz fény is szükséges. Ezért fordul elõ gyakran, hogy az alma egyik fele piros, a másik, árnyékban növekvõ fele sárga.

Nyáron a víz és a tápanyagok a gyökerekbõl az ágakba és a levelekbe áramlanak. A fotoszintézis során keletkezõ cukrok a levelekbõl a fa más részeihez vándorolnak, ahol a kémiai energia egy része felhasználódik, a többi raktározódik. A rövidülõ nappal és a hûvös éjszakák nyomán bekövetkezõ változások egyike, hogy az ág és a levél szára között parafaszerû membrán képzõdik. Ez a membrán gátolja, hogy a tápanyagok a levélbe jussanak. Ezért abbamarad a klorofill-termelés, és a levelek zöld színe elhalványul. Ha a levél karotint is tartalmaz, mint például a nyírfa levele, a színe sárgára vált. Azokban a falevelekben, amelyekben sok a cukor, antocianinok képzõdnek, mit például a vadszõlõben: ezek festik pirosra a leveleket. 
 


Középiskolásoknak http://www.kfki.hu/chemonet/
http://www.chemonet.hu/